数控加工工艺与设备第六章_步进顺控指令及其应用

第三章步进顺控指令说明及应用指令解说步进控制方式(STL)是将控制被划分为多个工序状态（S），依据条件进行状态转移（SET ），逐步完成控制过程。

步进控制方式的特点是将复杂控制分步后，分别考虑好每一步的控制，从而降低了各步的关联，降低编程的复杂程度。

各状态内执行的动作由梯形图其它指令编写。

STL是一个步序动作的开始指令。

RET是一个步序动作的结束指令，其后指令返回母线。

●SET S i 是STL状态发生转移的唯一指令●规定：子程序内不能使用STL----RET指令。

●当前状态（S0）向下一个状态（S1）转移时，该扫描周期两个状态内的动作均得到执行；下一扫描周期执行时，当前状态（S0）被下一状态（S1）所复位，当前状态（S0）内的所有动作不被执行，所有OUT元件的输入均被断开。

●步序与步序之间一般省去RET，因此看起来是多个STL可共用一个RET。

有STL而没有RET，程序检查出错。

3.1.2 编程示例●步序与步序之间一般省去RET，因此看起来是多个STL可共用一个RET。

有STL而没有RET，程序检查出错。

●状态转移只能用SET指令，不能用OUT指令。

●使用OUT S时，S作为辅助继电器使用，而不是状态寄存器。

●时间继电器T可重复使用，但相邻两个状态不能重复使用同一时间继电器。

●两个矛盾继电器输出时，必需加软件互锁。

考虑软件快于硬件，相矛盾的硬件输出也必需互锁。

●允许同一继电器在不同状态下输出，其实际输出视状态转移的位置确定。

单一流程示例示例说明：该程序描述一个自行葫芦自进入工位到走出工位的步序过程，若在葫芦升降过程中发生停电，来电后继续停电前的动作，并保证升或降动作总时间不变。

S500---S503为停电保持型状态寄存器；C100---C101为停电保持型计数器；T0延时2秒，作信号确认用；T1作为500 ms脉冲发生器；X0=ON时，表示工位上停有自行葫芦；T0=ON时，表明工位上无自行葫芦；因信号由滑触线供给，因而X0=OFF时，不一定确定工位无车，需延时确认。

第3章 三菱FX 2N 系列可编程控制器的步进指令3.1 顺序控制的概念及状态转移图3.1.1 顺序控制简介机械设备的动作过程大多数是按工艺要求预先设计的逻辑顺序或时间顺序的工作过程，即在现场开关信号的作用下，启动机械设备的某个机构动作后，该机构在执行任务中发出另一现场开关信号，继而启动另一机构动作，如此按步进行下去，直至全部工艺过程结束,这种由开关元件控制的按步控制方式，称为顺序控制。

我们先看一个例子：三台电动机顺序控制系统。

要求：按下按钮SB1，电动机1启动；当电动机1启动后，按下按钮SB2，电动机2启动；当电动机2启动后，按下按钮SB3，电动机3启动；当三台电动机启动后，按下按钮SB4，电动机3停止；当电动机3停止后，按下按钮SB5，电动机2停止；当电动机2停止后，按下按钮SB6，电动机1停止。

三台电动机的启动和停止分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。

图3-1为电动机控制流程图、PLC 接线图及电气控制原理图。

PLCLN PE COM X0X1X2X3X4X5X624V+COM1COM2Y1Y0Y2Y3Y4Y5Y6Y7～220V～220VSB1KM1SB2SB3SB4SB5SB6KM2KM3a ）控制流程图b ）PLC 接线及电气控制原理图图3-1 电动机控制流程图、PLC 接线图及电气控制原理图使用基本指令编制的PLC 梯形图程序如图3-2图3-2 三台电动机顺序控制梯形图从图3-3中可以看出，为了达到本次的控制要求，图中又增加了三只辅助继电器，其功能读者可自行分析。

用梯形图或指令表方式编程固然广为电气技术人员接受，但对于一个复杂的控制系统，尤其是顺序控制程序，由于内部的联锁、互动关系极其复杂，其梯形图往往长达数百行，通常要由熟练的电气工程师才能编制出这样的程序。

另外，如果在梯形图上不加上注释，则这种梯形图的可读性也会大大降低。

3.1.2 状态转移图基于经验法和基本指令编写复杂程序的缺点，人们一直寻求一种易于构思、易于理解的图形程序设计工具。

工控世界论坛www.plc 第6章步进顺控指令及其应用6.1状态转移图及步进顺控指令6.2步进顺控的编程方法6.3选择性流程与并行性流程的程序编制6.4复杂流程及跳转流程的程序编制6.1用辅助继电器实现顺序控制的程序编制实训课题6单流程的控制实训课题7选择性流程的控制实训课题8并行性流程的控制6.1 状态转移图及步进顺控指令6.1.1 流程图首先，还是来分析一下第5章的电动机循环正反转控制的例子，其控制要求为：电动机正转3s，暂停2s，反转3s，暂停2s，如此循环5个周期，然后自动停止；运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。

从上述的控制要求中，可以知道：电动机循环正反转控制实际上是一个顺序控制，整个控制过程可分为如下6个工序（也叫阶段）：复位、正转、暂停、反转、暂停、计数；每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始复位、停止复位、热保护复位，正转、延时，暂停、延时，反转、延时，暂停、延时，计数；各个阶段之间只要条件成立就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。

因此，可以很容易地画出电动机循环正反转控制的工作流程图，如图6-1所示。

图6-1工作流程图6.1.2状态转移图1．状态转移图一是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来替代；二是将流程图中的每个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来替代；三是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来替代；四是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。

2．设计状态转移图的方法和步骤（1）将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态继电器。

电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下：复位→S0，正转→S20，暂停→S21，反转→S22，暂停→S23，计数→S24。

（2）搞清楚每个状态的功能、作用。

状态的功能是通过PLC驱动各种负载来完成的，负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软触点的逻辑组合驱动。

课题三步进顺控指令应用在教材的课题二中主要介绍了用经验设计法设计PLC程序，对于简单的程序设计，经验设计法比较奏效，可以收到快速、简单的效果。

但是，这种方法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。

因此，经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。

如果用来设计复杂系统梯形图，则存在以下问题：（1）考虑不周、设计麻烦、设计周期长；（2）梯形图的可读性差、系统维护困难。

目前，在设计复杂系统梯形图时比较常用的一种方法是顺序控制设计法。

因为在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。

顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。

这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。

PLC的设计者们还为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。

本课题就是通过5个典型的工作任务分别采用PLC程序的顺序控制设计法中的步进逻辑公式设计法、单序列结构编程法、选择序列结构编程法和并行序列结构编程法进行步进顺控设计的介绍。

学时分配表任务1 送料小车自动往返循环控制一、教学目标分析1．教学重点分析由于本任务控制是典型小车（或工作台）多地自动往返控制，在进行这种控制类型的步进顺序控制时，使用最简单和最有效的编程设计方法就是步进逻辑公式法，该设计方法的最大优点是只要将小车（或工作台）多地自动往返的控制，按照控制要求首先分出程序步，然后根据步进逻辑公式，列出每个程序步的逻辑代数表达式，再利用简单的基本指令，采用“启-保-停”电路就可将每个程序步的逻辑代数表达式转换成梯形图，完成控制程序的设计。